專利名稱：多用戶數(shù)顯水量表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種居民住宅中使用的多用戶數(shù)顯水量表，屬于自動(dòng)計(jì)量?jī)x器。
目前，已沿用了多年的通用水表，是一種純機(jī)械式裝置，它體形大，精度低，讀數(shù)模糊不清，且必須逐門入戶抄表，不能適應(yīng)計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用。
本實(shí)用新型的目的是提供一種適應(yīng)現(xiàn)代化管理的新型水表，不進(jìn)入用戶就能測(cè)出每戶的用水量，而且能集中數(shù)據(jù)處理。便于實(shí)現(xiàn)中心計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，解決了用水的現(xiàn)代化管理。
本實(shí)用新型在構(gòu)造上由兩部分構(gòu)成即水流量探測(cè)頭和多用戶數(shù)顯水量表。
水流量探測(cè)頭的構(gòu)造是在一個(gè)殼體內(nèi)，密封玻璃下部裝有水動(dòng)波輪和同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的反光盤，密封玻璃上部裝有紅外脈沖檢測(cè)電路板，該電路主要由一對(duì)紅外對(duì)管，一塊集成電路CD4040和二塊CD4082及配置的電阻、電容等元件組成，其輸出端M通過(guò)電纜接至多用戶數(shù)顯水表的輸入端，即脈沖數(shù)據(jù)暫存器的CL入口。
多用戶數(shù)顯水表由以下電路部分構(gòu)成，即數(shù)據(jù)采集及整形電路和數(shù)據(jù)處理及顯示電路1.數(shù)據(jù)采集及整形電路的構(gòu)造是脈沖數(shù)據(jù)暫存器(2)的Q輸出端與脈沖數(shù)據(jù)采集開關(guān)(3)的輸入A端相連；同時(shí)脈沖數(shù)據(jù)采集開關(guān)(3)的另一輸入端B與采集開關(guān)時(shí)序器(4)的輸出端TQ相連；脈沖數(shù)據(jù)采集開關(guān)(3)的輸出端Y又通過(guò)二極管D與數(shù)據(jù)脈沖綜合整形器(5)的輸入端FA、FB相連；同時(shí)還通過(guò)延時(shí)電阻R與數(shù)據(jù)脈沖暫存器(2)的清零入口Rs端相連；最后，數(shù)據(jù)脈沖綜合整形器(5)的輸出端YF與單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的P3.3端相連。
2.數(shù)據(jù)處理及顯示電路的構(gòu)造是定時(shí)脈沖發(fā)生器(6)的輸出端TQ14與單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的P3.2端相連，單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的P3.6時(shí)基輸出端與采集開關(guān)時(shí)序控制器(4)的輸入端tcL相連；數(shù)據(jù)脈沖綜合整形器(5)的輸出端YF與單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的數(shù)據(jù)入口P3.3端相連；單片機(jī)應(yīng)用單元的串行輸出口P3.0和P3.1端分別和8位LED顯示器(8)的數(shù)據(jù)輸入口1NA，1NB和CLK相連；單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的動(dòng)態(tài)顯示控制信號(hào)輸出口P1.0～P1.7分別與8位LED顯示驅(qū)動(dòng)器(8)輸入口Z1A～Z8A端相連；單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的串行輸出口P3.0和P3.1端還與Rs-232通訊接口(9)相連；當(dāng)控制信號(hào)通過(guò)Rs-232接口加至單片機(jī)應(yīng)用單元的P3.5端時(shí)，用戶數(shù)據(jù)將順序輸?shù)酵饨拥摹白詣?dòng)抄表器”MC(10)內(nèi)。
通過(guò)以上基本電路可以按照需要構(gòu)成兩個(gè)用戶以上的數(shù)顯水表系統(tǒng)。下面以16個(gè)用戶的數(shù)顯水表為例，詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例。


圖1是本實(shí)用新型數(shù)顯水表實(shí)施例的電路原理圖。
圖例說(shuō)明1-水流量探測(cè)頭M1-M16；2-脈沖數(shù)據(jù)暫存器IC1-IC8；3-脈沖數(shù)據(jù)采集開關(guān)IC9-IC12；4-采集開關(guān)時(shí)序控制器；5-數(shù)據(jù)脈沖綜合整形器；6-時(shí)基脈沖產(chǎn)生器；7-單片機(jī)應(yīng)用單元；8-8位LED顯示器；9-Rs-232通訊接口；10--自動(dòng)抄表器。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的水流量探測(cè)頭構(gòu)造圖圖例說(shuō)明21-水動(dòng)波輪；22-反光盤；23-密封玻璃；24-電路板；25-頂蓋板；26-發(fā)光管；27-輸出電纜。
圖3是水流量探測(cè)頭的電路原理圖。
首先根據(jù)圖2來(lái)說(shuō)明水流量探測(cè)頭的機(jī)械構(gòu)造在殼體中由密封玻璃(23)分為上下兩室，下室中有水動(dòng)波輪(21)和同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的反光盤(22)，(22)為相間的黑白兩色。上室中有電路板(24)，(24)上裝有電路元件。上室蓋上頂蓋板(25)，(25)上有用水指示發(fā)光管(26)和信號(hào)輸出電纜(27)。
圖3中水流量探測(cè)頭的電路原理是當(dāng)反光盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，紅外對(duì)管HK收到返回的紅外光并在R2上形成脈沖，通過(guò)集成電路CD4040進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到600個(gè)脈沖時(shí)，在CD4082的1Y端經(jīng)R4、C3和傳輸電纜向多用戶數(shù)顯示水表輸出一個(gè)數(shù)據(jù)脈沖，而每當(dāng)計(jì)數(shù)到30個(gè)脈沖時(shí)，CD4082的2Y端又經(jīng)R5輸出一個(gè)顯示脈沖，使發(fā)光管D2閃亮一次。
下面結(jié)合圖1再說(shuō)明16用戶數(shù)顯水量表的電路結(jié)構(gòu)原理水流量探測(cè)頭M(1)通過(guò)傳輸電纜與多用戶數(shù)顯水表的輸入端相聯(lián)；即M1～M16分別與脈沖數(shù)據(jù)暫存器(2)的輸入CL1～CL16端相聯(lián)，脈沖數(shù)據(jù)暫存器(2)的輸出Q1～Q16端分別與脈沖數(shù)據(jù)采集開關(guān)(3)的輸入1A～16A端相聯(lián)。與此同時(shí)，脈沖數(shù)據(jù)采集開關(guān)(3)的另一組輸入1B～16B端又分別與采集開關(guān)時(shí)序控制器(4)的輸出TQ1～TQ16端相聯(lián)。脈沖數(shù)據(jù)采集開關(guān)(3)的輸出Y1～Y16端分別通過(guò)二極管D1～D16匯總后與數(shù)據(jù)脈沖綜合整形器(5)的輸入FA、FB端相聯(lián)，與此同時(shí)，脈沖數(shù)據(jù)采集開關(guān)(3)的輸出Y1～Y16又分別通過(guò)延時(shí)電阻R1～R16與數(shù)據(jù)脈沖暫存器(2)的清“零”入口Rs1～Rs16端相聯(lián)，使脈沖數(shù)據(jù)暫存器(2)清“零”，以等待接收下一個(gè)數(shù)據(jù)脈沖。在時(shí)基關(guān)系上，采集開關(guān)時(shí)序控制器(4)受單片機(jī)應(yīng)用單元(7)又受時(shí)基脈沖產(chǎn)生器(6)的控制。它們的聯(lián)接關(guān)系為定時(shí)脈沖發(fā)生器(6)的輸出tQ14端與單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的P3.2端相聯(lián)，而單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的P3.6做為時(shí)基輸出端又與采集開關(guān)時(shí)序控制器(4)的輸入tCL端相聯(lián)。數(shù)據(jù)脈沖綜合整形器(5)的整形輸出YF端與單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的數(shù)據(jù)入口P3.3端相聯(lián)。在分戶數(shù)據(jù)采集時(shí)，只要該戶有數(shù)據(jù)脈沖出現(xiàn)，單片機(jī)應(yīng)用單元(7)即對(duì)該戶進(jìn)行加法運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果送8位LED顯示器(8)進(jìn)行顯示。它們的聯(lián)接關(guān)系是單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的串行輸出口P3.0和P3.1端分別和8位LED顯示器(8)的數(shù)據(jù)輸入口1NA、1NB和CLK端相聯(lián)。而單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的動(dòng)態(tài)顯示控制信號(hào)由P1.0～P1.7口輸出，分別與8位LED顯示器(8)的驅(qū)動(dòng)輸出口Z1A～Z8A端相聯(lián)。為與中心計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的串行輸出口P3.0和P3.1端又與Rs-232通訊接口(9)相聯(lián)，當(dāng)外加控制信號(hào)通過(guò)Rs-232接口(9)加至單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的P3.5端時(shí)，內(nèi)存數(shù)據(jù)和用戶號(hào)將順序輸至外接的“自動(dòng)抄表器”MC(10)內(nèi)。
由于采用了上述方案，本實(shí)用新型的積極效果是它可以同時(shí)檢測(cè)多至16個(gè)用戶的用水量，且精度較高；用水?dāng)?shù)據(jù)能逐戶的順序顯示，且清晰可見(jiàn)；能方便人工抄表，不再有扣門入戶的困擾；特別是能和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，解決了用水的現(xiàn)代化管理。
為了便于實(shí)施，結(jié)合附圖再對(duì)其工作原理作進(jìn)一步說(shuō)明水流量探測(cè)頭的工作原理由圖2說(shuō)明用水時(shí)，水流使水動(dòng)波輪(2)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸上的反光盤(22)也隨之旋轉(zhuǎn)，反光盤為黑白兩色，由電路板(24)上射出的紅外光，只有照射到占園盤四分之一的白色部分時(shí)才產(chǎn)生反射。水動(dòng)波輪每旋轉(zhuǎn)一圈，電路板(24)上的紅外對(duì)管將因有一次反射光而產(chǎn)生一個(gè)脈沖，使圖3電路中的脈沖計(jì)數(shù)器前進(jìn)一位，圖3在電路設(shè)計(jì)上使水波輪(21)每旋轉(zhuǎn)600圈即用水量為0.02立方時(shí)，水流量探測(cè)頭輸出一個(gè)數(shù)據(jù)脈沖。為給用戶一個(gè)指示信號(hào)，圖2的水流量控制頭的頂蓋上還裝有一個(gè)反光管(26)，水動(dòng)波輪每旋轉(zhuǎn)30圈，即用水為一公斤時(shí)閃亮一次。
多用戶數(shù)顯水量表的工作原理可由圖1說(shuō)明開機(jī)后在定時(shí)脈沖發(fā)生器(6)的作用下，單片機(jī)應(yīng)用單元(7)脈沖數(shù)據(jù)采集開關(guān)(3)及時(shí)序控制器(4)將自動(dòng)接通第1號(hào)用戶的數(shù)據(jù)暫存器(2)，此時(shí)，只要1號(hào)用戶的水流量探測(cè)頭有數(shù)據(jù)脈沖送入數(shù)據(jù)暫存器(2)，經(jīng)脈沖數(shù)據(jù)采集開關(guān)(3)采集后，單片機(jī)應(yīng)用單元(7)將對(duì)該戶做運(yùn)算操作，即在該戶的原存數(shù)據(jù)上進(jìn)行加0.02立方的加法運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果送8位LED顯示器(8)進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。8位LED顯示器中，兩位用于顯示戶號(hào)，六位用于顯示用水?dāng)?shù)據(jù)，顯示精度為0.01。定時(shí)脈沖的間隔時(shí)間，即每戶的顯示停留時(shí)間為2.5秒，當(dāng)下一個(gè)定時(shí)脈沖信號(hào)(6)到來(lái)時(shí)，單片機(jī)應(yīng)用單元(7)先將1號(hào)用戶的用水?dāng)?shù)據(jù)存入該戶的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中，然后，單片機(jī)應(yīng)用單元(7)通過(guò)采集開關(guān)時(shí)序控制器(4)將脈沖數(shù)據(jù)采集開關(guān)(3)與第2號(hào)用戶接通，于是，單片機(jī)應(yīng)用單片(7)開始運(yùn)行第2號(hào)用戶的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的程序，并以此往復(fù)循環(huán)。若為16個(gè)用戶時(shí)，一個(gè)循環(huán)同期的時(shí)間為40秒。為此，用戶在40秒內(nèi)的用水?dāng)?shù)據(jù)，將暫存在水流量探測(cè)頭(1)和脈沖數(shù)據(jù)暫存器(2)內(nèi)，使整個(gè)檢測(cè)過(guò)程無(wú)任何數(shù)據(jù)的誤漏，故計(jì)量精度較高。多用戶數(shù)顯水量表上配有標(biāo)準(zhǔn)Rs-232通訊接口(9)，在外加指令控制下，按照原設(shè)程序，表內(nèi)各用戶的用水?dāng)?shù)據(jù)，及其戶號(hào)依次送入外接計(jì)算機(jī)或中間轉(zhuǎn)存環(huán)節(jié)“自動(dòng)抄表器”MC(10)內(nèi)。兩保證停電后用水?dāng)?shù)據(jù)的完整性，多用戶數(shù)顯水量表遇有停電將自動(dòng)切換至直流供電。此外，為防止人為破壞，還能隨時(shí)檢測(cè)出水流量探測(cè)頭的電纜故障。
圖1中水流量探測(cè)頭(1)的芯片為CD4040和CD4082；脈沖數(shù)據(jù)暫存器(2)的芯片為CD4013；脈沖數(shù)據(jù)采集開關(guān)(3)的芯片為CD4081；采集開關(guān)時(shí)序控制器(4)的芯片為CD4520和CD4514；數(shù)據(jù)脈沖綜合整形器(5)的芯片為CD4011；定時(shí)脈沖信號(hào)發(fā)生器(6)的芯片為CD4060；單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的芯片為80C31、27C16、74LS373和CD4011；8位LED顯示器(8)的芯片為74LS164和74LS243；交直流供電自動(dòng)切換的芯片為CD4060、CD4011和LM324。
權(quán)利要求1 一種多用戶數(shù)顯水量表，其特征是由水流量探測(cè)頭和數(shù)顯水量表兩部分構(gòu)成，1.1水流量探測(cè)頭的構(gòu)造是在一個(gè)殼體內(nèi)，密封玻璃下部裝有水動(dòng)波輪和同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的反光盤，密封玻璃上部裝有紅外脈沖檢測(cè)電路板，該電路主要由一對(duì)紅外對(duì)管，一塊集成電路CD4040和二塊CD4082及配置的電阻、電容等元件組成，其輸出端M通過(guò)電纜接至多用戶數(shù)顯水表的輸入端，即脈沖數(shù)據(jù)暫存器的CL入口；1.2多用戶數(shù)顯水表由以下電路部分構(gòu)成，即數(shù)據(jù)采集及整形電路和數(shù)據(jù)處理及顯示電路1.2.1數(shù)據(jù)采集及整形電路的構(gòu)造是脈沖數(shù)據(jù)暫存器(2)的Q輸出端與脈沖數(shù)據(jù)采集開關(guān)(3)的輸入A端相連；同時(shí)脈沖數(shù)據(jù)采集開關(guān)(3)的另一輸入端B與采集開關(guān)時(shí)序器(4)的輸出端TQ相連；脈沖數(shù)據(jù)采集開關(guān)(3)的輸出端Y又通過(guò)二極管D與數(shù)據(jù)脈沖綜合整形器(5)的輸入端FA、FB相連；同時(shí)還通過(guò)延時(shí)電阻R與數(shù)據(jù)脈沖暫存器(2)的清零入口Rs端相連；最后，數(shù)據(jù)脈沖綜合整形器(5)的輸出端YF與單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的P3.3端相連；1.2.2數(shù)據(jù)處理及顯示電路的構(gòu)造是定時(shí)脈沖發(fā)生器(6)的輸出端TQ14與單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的P3.2端相連，單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的P3.6時(shí)基輸出端與采集開關(guān)時(shí)序控制器(4)的輸入端tcL相連；數(shù)據(jù)脈沖綜合整形器(5)的輸出端YF與單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的數(shù)據(jù)入口P3.3端相連；單片機(jī)應(yīng)用單元的串行輸出口P3.0和P3.1端分別和8位LED顯示器(8)的數(shù)據(jù)輸入口1NA，1NB和CLK相連；單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的動(dòng)態(tài)顯示控制信號(hào)輸出口P1.0～P1.7分別與8位LED顯示驅(qū)動(dòng)器(8)輸入口Z1A～Z8A端相連；單片機(jī)應(yīng)用單元(7)的串行輸出口P3.0和P3.1端還與Rs-232通訊接口(9)相連；當(dāng)控制信號(hào)通過(guò)Rs-232接口加至單片機(jī)應(yīng)用單元的P3.5端時(shí)，用戶數(shù)據(jù)將順序輸?shù)酵饨拥摹白詣?dòng)抄表器”MC(10)內(nèi)。
專利摘要一種多用戶數(shù)顯水量表,由水流量探測(cè)頭和數(shù)顯水量表兩部分構(gòu)成,探測(cè)頭由水動(dòng)波輪,反光盤,紅外對(duì)管、集成電路等元件構(gòu)成,水動(dòng)波輪和反光盤裝在密封玻璃下部,紅外對(duì)管,集成電路等元件裝在密封玻璃上部,數(shù)顯水表由數(shù)據(jù)采集及整形電路集成塊和數(shù)據(jù)處理及顯示電路集成塊等元件構(gòu)成。其優(yōu)點(diǎn)是能將多個(gè)用戶的用水量集中數(shù)據(jù)處理,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng),不再進(jìn)入每戶抄表,是一種現(xiàn)代化管理的手段。
文檔編號(hào)G01F1/00GK2295197SQ9723330
公開日1998年10月21日 申請(qǐng)日期1997年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月5日
發(fā)明者宋禮文, 王同孝, 許瑞民, 許一成, 吳清收 申請(qǐng)人:山東礦業(yè)學(xué)院